C语言：双链表

爆炒的番茄2024-06-10 20:19

一、什么是双链表？

双链表，顾名思义，是一种每个节点都包含两个链接的链表：一个指向下一个节点，另一个指向前一个节点。这种结构使得双链表在遍历、插入和删除操作上都表现出色。与单链表相比，双链表不仅可以从头节点开始遍历，还可以从尾节点开始遍历，甚至从中间某个节点开始双向遍历。

二、双链表的特点

双向性：每个节点都包含两个指针，一个指向前一个节点，一个指向后一个节点。这使得双链表在遍历上更加灵活。

动态性：链表的大小可以根据需要动态地增加或减少，无需预先分配固定大小的内存空间。

三、实现双链表

cpp 复制代码 
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
	LTDataType data;
	struct ListNode* next;
	struct ListNode* prev;
}LTNode;

三、实现的功能

cpp 复制代码 
LTNode* LTInit();// 初始化双链表
void LTDestroy(LTNode* phead);//销毁
void LTPrint(LTNode* phead);//打印
bool LTEmpty(LTNode* phead);//判断链表是否为空·

void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x);//尾插
void LTPopBack(LTNode* phead);//尾删

void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x);//头插
void LTPopFront(LTNode* phead);//头删
//在pos位置之后插入数据
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x);
void LTErase(LTNode* pos);//指定删除
LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x);//查找

1.创建节点

cpp 复制代码 
// 创建新的双链表节点  
LTNode* LTBuyNode(LTDataType x) {  
    LTNode* newNode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));  
    if (newNode == NULL) {  
        perror("malloc fail!");  
        exit(1);  
    }  
    newNode->data = x;  
    newNode->next = NULL;  
    newNode->prev = NULL;  
    return newNode;  
}

使用malloc函数在堆上动态地分配内存空间，以存储LTNode结构体的大小。

检查malloc是否成功分配了内存。如果返回NULL，表示内存分配失败，此时调用perror函数打印错误消息，并使用exit(1)退出程序。

如果内存分配成功，将新节点的数据成员data设置为参数x的值。

初始化新节点的next和prev指针为NULL，表示这个新节点在创建时并不指向任何其他的节点。

返回指向新创建节点的指针。

2.初始化

cpp 复制代码 
LTNode* LTInit() {  
    LTNode* pheda = LTBuyNode(-1); // 使用-1作为哨兵位头节点的数据  
    pheda->next = pheda; // 指向自己，表示链表为空  
    pheda->prev = pheda;  
    return pheda;  
}

3.双链表的尾插

cpp 复制代码 
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);// 创建一个新节点
	newnode->prev = phead->prev;
	newnode->next = phead;
	phead->prev->next = newnode;
	phead->prev = newnode;

}

newnode->prev = phead->prev; 将新节点的prev指针设置为当前链表的尾节点。

newnode->next = phead; 将新节点的next指针设置为头节点。

phead->prev->next = newnode; 更新当前尾节点的next指针，使其指向新节点。

phead->prev = newnode; 更新头节点的prev指针，使其指向新节点

4.双链表的尾删

cpp 复制代码 
//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead)
{
	assert(phead && phead->next != phead);
	LTNode* del = phead->prev;
	del->prev->next = phead;
	phead->prev = del->prev;
	free(del);
	del = NULL;
}

prev指针指向链表的最后一个节点

del->prev->next = phead; 和 phead->prev = del->prev; 这两行代码更新了链表的链接，将尾节点从链表中移除。

5.双链表的头插

cpp 复制代码 
//头插
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);
	newnode ->next = phead->next;
	newnode->prev = phead;
	phead->next->prev = newnode;
	phead->next = newnode;
}

newnode ->next = phead->next;将新节点的next指针指向当前链表的第一个节点

newnode->prev = phead;将新节点的prev指针指向链表的头节点

phead->next->prev = newnode;更新当前链表第一个节点的prev指针，使其指向新节点。

phead->next = newnode;：更新链表的头节点的next指针，使其指向新节点，这样新节点就成为了链表的第一个节点。

6.双链表的头删

cpp 复制代码 
void LTPopFront(LTNode* phead)
{
	assert(phead && phead->next != phead);
	LTNode* del = phead->next;
	phead->next = del->next;
	phead->next->prev = phead;
	free(del);
	del = NULL;

}

LTNode* del = phead->next;：将待删除的节点的地址赋给del指针。

phead->next = del->next;：更新链表的头节点的next指针，使其跳过待删除的节点，直接指向下一个节点。

phead->next->prev = phead;：由于我们刚刚更新了phead->next，现在它指向的是原第一个节点的下一个节点。我们将这个新节点的prev指针更新为指向链表的头节点。

7.双链表的打印

cpp 复制代码 
void LTPrint(LTNode* phead)
{
	LTNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		printf("%d ", pcur->data);
		pcur = pcur->next;

	}
	printf("\n");
}

8.在pos位置之后插入数据

cpp 复制代码 
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x)
{
	assert(pos);
	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);	

	newnode-> next = pos->next;
	newnode->prev = pos;
	pos->next->prev = newnode;
	pos->next = newnode;
}

9.指定删除

cpp 复制代码 
void LTErase(LTNode* pos)
{
	assert(pos);
	assert(pos != pos->next);
	pos->prev->next = pos->next;// 更新pos的前一个节点的next指针
	pos->next->prev = pos->prev;//更新pos的下一个节点的prev指针
	free(pos);
	pos = NULL;
}

10.判空

cpp 复制代码 
bool LTEmpty(LTNode* phead)
{
	return phead->next == phead;
}

11.销毁

cpp 复制代码 
//销毁
void LTDestroy(LTNode* phead)
{
	LTNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		LTNode* tmp = cur;
		cur = cur->next;
		free(tmp);
	}
	free(phead);
}

四、全部源码

cpp 复制代码 
LTNode* LTBuyNode(LTDataType x)
{
	LTNode* Node = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (Node == NULL)
	{
		perror("malloc fail!");
		exit(1);
	}
	Node->data = x;
	Node->next = NULL;  
	Node->prev = NULL;   
	return Node;
}
LTNode* LTInit() {
	LTNode* pheda = LTBuyNode(-1); // 使用-1作为哨兵头节点的数据  
	pheda->next = pheda; // 指向自己，表示链表为空  
	pheda->prev = pheda;  
	return pheda;
}

//销毁
void LTDestroy(LTNode* phead)
{
	LTNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		LTNode* tmp = cur;
		cur = cur->next;
		free(tmp);
	}
	free(phead);
}
//打印
void LTPrint(LTNode* phead)
{
	LTNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		printf("%d ", pcur->data);
		pcur = pcur->next;

	}
	printf("\n");
}
//判断链表是否为空·
bool LTEmpty(LTNode* phead)
{
	return phead->next == phead;
}
//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);
	newnode->prev = phead->prev;
	newnode->next = phead;
	phead->prev->next = newnode;
	phead->prev = newnode;

}
//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead)
{
	assert(phead && phead->next != phead);
	LTNode* del = phead->prev;
	del->prev->next = phead;
	phead->prev = del->prev;
	free(del);
	del = NULL;
}

//头插
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);
	newnode ->next = phead->next;
	newnode->prev = phead;
	phead->next->prev = newnode;
	phead->next = newnode;
}
//头删
void LTPopFront(LTNode* phead)
{
	assert(phead && phead->next != phead);
	LTNode* del = phead->next;
	phead->next = del->next;
	phead->next->prev = phead;
	free(del);
	del = NULL;

}
//查找

LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	LTNode* cur = phead->next;
	while (cur != phead)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		cur=cur->next;

	}
	return NULL;
}

	在pos位置之后插入数据
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x)
{
	assert(pos);
	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);	

	newnode-> next = pos->next;
	newnode->prev = pos;
	pos->next->prev = newnode;
	pos->next = newnode;
}

//指定删除
void LTErase(LTNode* pos)
{
	assert(pos);
	assert(pos != pos->next);
	pos->prev->next = pos->next;
	pos->next->prev = pos->prev;
	free(pos);
	pos = NULL;
}

五、结语

让我们一起在编程的道路上不断前行，创造更加美好的未来！

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